Сплав на основе меди Советский патент 1992 года по МПК C22C9/00 

Изобретение относится к металлургии, в частности к антифрикционным медным сплавам, используемым для изготовления литых червячных колес, вкладышей и подшипников.

Известна антифрикционная бронза, содержащая, мае. %:

Никель14-15

Алюминий8,5-10,5

Ниобий0,5-1,0

ЖелезоДо 1,0

МедьОстальное

После литья антифрикционного изделия из сплава его подвергают отжигу при 870 ± ±20°С.

Этот сплав обладает недостаточными технологическими и антифрикционными свойствами.

Известна также антифрикционная бронза следующего химического состава, мас.%:

Алюминий

Свинец

Железо

Кремний

Медь

3-5

8-14

1,5-2

0,3-0.7

Остальное

Данная бронза обладает удовлетворительными технологическими свойствами, но склонна к образованию задиров при трении и усталостных трещин, что снижает ее эксплуатационную стойкость.

Наиболее близким к предлагаемому является сплав на основе меди, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Олово2-11

Фосфор0,01-0,3

Один или более

металлов из группы,

содержащей хром,

ванадий, цирконий,

титан0,3-2,0

VI

ю сл

Јь

VI

Сумма железа и кобальтаДо 0,8

МедьОстальное

Цель изобретения - повышение механических и эксплуатационных свойств.

Поставленная цель достигается тем, что сплав на основе меди, содержащий олово, фосфор, железо и один металл, выбранный из группы, содержащей хром и ванадий, дополнительно содержит никель, углерод и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Олово2-11

Фосфор0,2-0,9

Один металл,

выбранный из группы, содержащей хром и ванадий0.05-0,3

Железо0,02-0,5

Никель0,02-0,5

Бор0,002-0,01

Углерод0,002-0,05

МедьОстальное

Отличием предлагаемого технического решения является дополнительное введе- ние никеля (0,02-0,5 мас.%), углерода (0,002-0,05 мас.%) и модифицирующей добавки - бора - в количестве 0,002-0,01 мас.%, что повышает механические и эксплуатационные свойства.

Содержание компонентов в сплаве определено исходя из следующих закономерностей их влияния.

Содержание основного легирующего компонента в сплаве обеспечивает необхо- димые механические и эксплуатационные свойства.

При увеличении концентрации олова более 11 мас.% снижаются жидкотекучесть, удароустойчивость и эксплуатационные свойства сплава. Нижний предел содержания олова (2 мас.%) обусловлен недостаточными антифрикционными свойствами, твердостью и износостойкостью при меньших его концентрациях.

Дополнительное введение никеля обусловлено его способностью повышать технологические и антифрикционные свойства, что способствует повышению эксплуатационных свойств. При концентрации никеля до 0,02 мас.% технологические и эксплуатационные свойства недостаточны. При увеличении концентрации более 0,5 мас.% снижается однородность структуры, стабильность антифрикционных и эксплуата- ционных свойств.

Бор оказывает модифицирующее влияние, измельчает структуру и повышает пластичность, износостойкость и эксплуатационную долговечность. Его модифицирующее влияние начинает сказываться при концентрации 0,002 мас.% и выше, а при повышении его содержания более 0,01 мас.% увеличивается содержание неметаллических включений, снижаются однородность структуры, технологические и механические свойства.

Введение фосфора в количестве 0,2-0,9 мае. % обеспечивает повышение жидкотеку- чести, твердости и износостойкости сплава. Верхний предел содержания фосфора (0,9 мас.%) обусловлен снижением ударной вязкости, технологических и механических свойств при более высоких концентрациях. При концентрации фосфора до 0,2 мас.% жидкотекучесть сплава, его технологические и эксплуатационные свойства недостаточны.

Из группы компонентов, содержащей тугоплавкие металлы, в сплав вводятся хром и ванадий, что способствует упрочнению матрицы, повышению твердости, износостойкости, механических и эксплуатационных свойств. Их влияние на твердость и эксплуатационные свойства начинает сказываться при концентрации 0,05 мас.% и выше. При увеличении содержания хрома или ванадия более 0,3 мас.% снижаются однородность структуры, ударная вязкость, упругопластические и эксплуатационные свойства.

Железо и углерод измельчают зерно матрицы, повышают пластичность сплава, механические и эксплуатационные свойства. При концентрации железа до 0,02 мае. % и углерода менее 0,002 мас.% упругопласти- ческйе и эксплуатационные свойства недостаточны. Верхние пределы их содержания обусловлены снижением однородности структуры, стабильности механических и эксплуатационных свойств при более высоких концентрациях.

Пример. Плавку сплава производят в индукционных печах ИСТ-0,4. Вначале под слоем угля расплавляют никель и медь и нагревают расплав до 1100-1150°С. Введе- ннем фосфористой меди (ГОСТ 4515-75) про- изводят операцию раскисления. Затем вводят легирующие компоненты и перегревают расплав до 1120-1200°С. В качестве борсодержащей модифицирующей добавки используют техническую буру (ГОСТ 8429- 77). Разливку расплава в литейные формы производят при 1170-1250°С.

В табл. 1 приведены химические составы сплавов опытных плавок.

В табл. 2 приведены механические и эксплуатационные свойства сплавов.

Как видно из табл. 2, предлагаемый сплав обладает более высокими механическими и эксплуатационными свойствами, чем известный.

Формула изобретения Сплав на основе меди, содержащий олово, фосфор, железо и один металл, выбранный из группы, содержащей хром и ванадий, отличающийся тем, что, с целью повышения механических и эксплуатационных свойств, он дополнительно содержит никель, углерод и бор при следующем соотношении компонентов, мае. %:

Олово Фосфор

2-11 0.2-0,9

Один металл, выбранный из группы, содержащей хром и ванадий 0,05-0,3

0

Железо

Никель

Бор

Углерод

Медь

0.02-0.5

0.02-0,5

0,002-0,01

0,002-0,05

Остальное

.Таблица 1

Изобретение относится к антифрикционным медным сплавам, используемым для изготовления литых червячных колес, вкладышей и подшипников. Цель изобретения - повышение механических и эксплуатационных свойств. Сплав на основе меди содержит компоненты в следующем соотношении, мае.%: олово 2-11; фосфор 0,2-0,9; один металл, выбранный из группы, содержащей хром и ванадий, 0,05-0,3; железо 0,02-0,5; никель 0.02-0,5; бор 0,002-0,01; углерод 0,002-0,05; медь остальное. Свойства сплава следующие: предел прочности при растяжении 318-361 МПа; твердость НВ 95-100; уд. вязкость 40-45 Дж/см, эксплуатационная стойкость 815-878 ч. 2 табл.

Продолжение табл.1

15

Таблица 2

Продолжение табл.2